Zr掺杂Bi2O3的共沉淀法制备及光催化性能评价

摘要

以Bi（NO3）3·5H2O、ZrO（NO3）2·2H2O为原料,NH3·H2O为沉淀剂,采用反相滴定化学共沉淀工艺制备Zr掺杂Bi2O3基光催化材料。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见漫反射（UV-VIS）等分析方法对样品进行表征,并以甲基橙溶液模拟有机染料废水在可见光下评价其光催化降解能力。实验结果表明：与未掺杂Bi2O3纯相比,Zr掺杂Bi2O3仍为β-Bi2O3相组成,晶粒尺寸减小,颗粒大小约20nm。共沉淀合成使Zr组分均匀进入Bi2O3晶格形成固溶体。随Zr掺杂量增加,晶格畸变使样品紫外-可见吸收峰红移,带隙能减小,光催化性能增强,其中以Zr与Bi物质的量之比为20∶80的样品光催化性能最好。该样品在可见光下照射1h对甲基橙降解率达96%,降解速率为16.74mg/（h·g）,是商品P25型纳米TiO2的41倍。Zr掺杂Bi2O3对甲基橙的降解以光生空穴直接氧化为主,光生电子与氧反应生成·OH的氧化为必要的补充。